生物入侵及其意義實用教案

1、1一、生物入侵的概念 當一種生物體進入以往未曾分布過的地區(qū)，并能繁殖延續(xù)(ynx)自己的種群，即可稱為生物入侵。 即某種生物從外地自然傳入或人為引種后成為野生狀態(tài)，并對本地生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害的現(xiàn)象。 第1頁/共41頁第一頁，共41頁。2二、生物入侵的過程1、依附媒介或載體(zit)2、抵達3、定居4、擴散5、最終平衡第2頁/共41頁第二頁，共41頁。3三、生物入侵的模式(一)自然入侵 完全沒有(mi yu)人為影響、物種在定居地區(qū)域自然分布的擴展。這是現(xiàn)代史上非常罕見的。如環(huán)頸鴿。(二)人類輔助的入侵 由人類改變了環(huán)境，入侵者在這已改變了的環(huán)境中自然傳播并擴展其分布區(qū)域。如鷺鷥。第3頁/共4

2、1頁第三頁，共41頁。4(三)屏障去除后的入侵 天然屏障被人類破壞而去除，生物體能自然穿越而引起的分布擴展。這一類方式是淡水(dnshu)生物入侵的最常見的模式。如七腮滿鰻。(四)人類運輸引起的意外入侵 浮游生物、植物種子、微生物、老鼠等，通過交通運輸工具、貨物到達入侵地。如栗樹銹病等。第4頁/共41頁第四頁，共41頁。5(五)由動物園或養(yǎng)殖場、植物園 逃逸(toy)或遺失出去的入侵 這一類型常依賴人類的運輸。 入侵者的特點是：生物體本身至少對新環(huán)境有中等程度的適應能力。這一類入侵在對人類有價值的大型物種中很常見，如葛藤、仙人掌、兔子、狐貍、牛蛙等。第5頁/共41頁第五頁，共41頁。6(六)有

3、意引進 人為的、有意圖的引進物種，這一類很多： 狩獵(shuli)種：馴鹿或漁業(yè)種；第6頁/共41頁第六頁，共41頁。7 林業(yè)種：桉樹； 牧業(yè)種：肯塔基早熟(zosh)禾； 漁業(yè)促進種：塘蝦； 馴化種：歐椋鳥； 生物控制種：某些微型黃蜂； 發(fā)生最多的生物入侵是由人類活動直接或間接造成的。因而，生物入侵也完全可以看作是人類所造成的全球變化之一。 第7頁/共41頁第七頁，共41頁。8四、生物入侵案例1、澳洲仙人掌 美洲人將仙人掌冠以“刺梨”之美名； 廣泛分布于南、北美洲，有的種類長得像樹木(shm)一樣高大，且開出各種鮮艷的花； 十九世紀后期澳洲人將幾株仙人掌作為觀賞植物引進公園，很快向牧區(qū)蔓延；

4、 十九世紀末期，已有1000萬英畝牧場的牧草被仙人掌取代； 1925年，全澳有6000萬英畝牧場受此災，一般的草地完全長滿了仙人掌，大牧場主們幾乎破產。第8頁/共41頁第八頁，共41頁。9第9頁/共41頁第九頁，共41頁。102、尼羅河中的鳳眼蓮 水生直立草本植物。莖極短，葉子表面光滑，形狀為卵形或圓形。葉柄中部以下膨大成“葫蘆狀”的氣囊，故人們又叫它“水葫蘆”。借氣囊的浮力鳳眼藍可漂浮在水面上； 原產于美洲，繁殖迅速，生長(shngzhng)快，可作飼料和漚綠肥。本世紀初，有人把巴西的鳳眼蓮帶到埃及。在陽光充足、溫度適宜的尼羅河中猛烈增長，以致使流經蘇丹、埃及的河道完全被堵塞，蚊蠅大量孳生，

5、發(fā)電機無法轉動，當?shù)厝朔Q這些之為“水上惡魔”。第10頁/共41頁第十頁，共41頁。11第11頁/共41頁第十一頁，共41頁。123、斑馬怡貝 北美生物入侵的典型例子。 來自歐亞大陸，通過船舶的壓艙水傳入后在北美的河流、湖泊和運河中迅速繁殖和蔓延、擴散。它們覆蓋河床和湖泊底部，乃至飲用水和工業(yè)用水的入口。 到二十世紀末，被迫用于清理管道入口處斑馬怡貝的費用(fi yong)累計達2500億美元。 第12頁/共41頁第十二頁，共41頁。134、大米草 禾本科，多年生草本植物； 耐鹽、不怕水淹、生長快、營養(yǎng)價值高； 十九世紀末期，由英國生物學家培育； 二十世紀六十年代我國成功引進，山東黃河口、江蘇鹽

6、城等地種植。綠化、保護(boh)海灘，凈化海洋，亦作為飼草，人稱“海灘寶”； 僅幾十年過后，大米草現(xiàn)已成為覆蓋整個海灘、無法清除的“毒草”。 第13頁/共41頁第十三頁，共41頁。145、加拿大的美國牛蛙 牛蛙的學名，在拉丁文里就是“準備吃光所有東西”的意思。上世紀30年代，首次被引進加拿大的英屬哥倫比亞省，當時人們的想法就是為了吃它們肥美的雙腿。因養(yǎng)蛙場的工作出現(xiàn)漏洞，一些牛蛙逃了出去。這些巨大的牛蛙已經成為當?shù)匾缓?，從小樹蛙到水鳥，碰到什么吃什么。牛蛙已經將溫哥華以北大約120公里的堪伯雷湖里的水鴨吃光了。在此之前，這個湖泊區(qū)非常(fichng)迷人，人們可以見到各種珍奇水鳥，水鴨子在湖邊

7、嬉戲。自從牛蛙在這里安家落戶后，一切都變了，人們已經聽不到水鳥的歌聲，只能聽到牛蛙低沉的嗓音。第14頁/共41頁第十四頁，共41頁。15第15頁/共41頁第十五頁，共41頁。16 加拿大的許多地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了牛蛙(ni w)的蹤跡?，F(xiàn)已造成了嚴重的環(huán)境問題，因為牛蛙(ni w)的胃口非常大，走到哪吃到哪，嚴重破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。牛蛙(ni w)逃離養(yǎng)殖場后，就意味著所有控制它們的方法都失去作用。 當初，因青蛙數(shù)量在減少，就把牛蛙(ni w)放進了當?shù)氐暮虺靥晾?，認為可雜交以幫青蛙繁衍，結果相反，因為當?shù)睾椿虺靥晾锏哪切┘t腿蛙，正是牛蛙(ni w)最喜歡吃的東西。每只雌牛蛙(ni w)能產大約

8、13000個卵，所以只要有一對牛蛙(ni w)逃走，它們很快就會繁衍出一個大家族。第16頁/共41頁第十六頁，共41頁。17五、生物入侵的后果 生物入侵是一個相當復雜的問題，多半在開始期無影響或有價值，但到一定程度有可能對當?shù)卦形锓N產生威脅(wixi)，甚至使原區(qū)域的物種滅絕。且往往在人為因素有意引進產生生物入侵的情況中，都是懷著一個美好的、善意的愿望而進行的。第17頁/共41頁第十七頁，共41頁。181、危害人類的健康 大多數(shù)傳染性疾病本身在其主要分布區(qū)域都是人類傳播的生物入侵者。 天花 幾個世紀前，對于北美印第安人就是外來的致命的入侵者，象現(xiàn)代西方人看艾滋病一樣。 亞洲虎蚊 其幼體隨銷售

9、的舊汽車輪胎里的殘留雨水(y shu)帶入美國，于二十世紀八十年代成功定居，到1992年已分布到美國的25個州。 虎蚊可吸大多數(shù)哺乳動物和鳥類身上的血，是登革熱和其他人類疾病病毒的載體，且是馬腦炎(致人和動物死亡病毒)感染的載體。第18頁/共41頁第十八頁，共41頁。192、經濟與物質財富 斑馬怡貝 北美的城市與工業(yè)新近一例代價昂貴的生物入侵； 金蘋螺(臺灣) 于水稻生態(tài)系統(tǒng)中。最初由南美洲帶入，金蘋螺種群生長極快，通過灌溉渠道飛速傳播，并大量侵食水稻幼苗，因而進口金蘋螺付出了昂貴的代價。這種螺現(xiàn)已遍及東南亞各國。 據菲律賓統(tǒng)計，農場主由于使用農藥、手摘、補種和采取相關措施(cush)后的收入

10、減少引起的總損失達數(shù)億，相當于菲律賓用于進口大米費用的2540%。第19頁/共41頁第十九頁，共41頁。203、生態(tài)系統(tǒng)效應 一個物種的入侵可改變整個生態(tài)系統(tǒng)的結構(jigu)與動態(tài)，如亞洲蛤蜊在舊金山市海灣，斑馬怡貝在五大湖的入侵，根本上改變了群落的結構(jigu)和功能。每平方米附生的個體可達一萬多個，完全替代了其它生物。這樣，通過取食清除了水的浮游生物，并間接地改變了生態(tài)系統(tǒng)特性，包括食物網結構(jigu)、營養(yǎng)循環(huán)和沉淀速率。(1) 入侵對個體的影響 生物個體在面臨捕食者或競爭者時，生長或生殖率下降。第20頁/共41頁第二十頁，共41頁。21(2) 對遺傳的影響 入侵種對本地種的遺傳影

11、響可以是間接的，也可以是直接通過雜交和基因滲透。 產生一種新的、有入侵性的雜合體基因 產生不育的雜合體，與本地種競爭(jngzhng)資源 產生一群雜合體和廣泛的基因滲透，通過基因 污染而導致本地種的滅絕。(3) 對種群動態(tài)的影響 許多測量種群參數(shù)的標準方法都可以用來測量入侵的影響，包括豐度(年齡或大小)、分布、結構或種群增長率。 第21頁/共41頁第二十一頁，共41頁。22(4) 對群落的影響 測定入侵對群落的影響時，常用物種數(shù)目這一指標，嚴重的入侵將導致(dozh)生物多樣性的下降，如引入澳大利亞北部的含羞草將數(shù)千畝的開闊濕地轉變成灌木叢，伴之失去了一些特異的本地動植物。(5) 對生態(tài)系統(tǒng)

12、過程的影響 資源庫或供應率 動、植物資源的獲取率 干擾體系第22頁/共41頁第二十二頁，共41頁。234、生物多樣性效應 生物入侵降低生物多樣性。5、物種滅絕 物種，具有遺傳性。目前，具有遺傳特性的種群正以前所未有的速度滅絕，是不可逆轉的一種變化。而生物入侵對種群的消亡起著至關重要的作用。自1890年以來，已知有40種魚類滅絕，其中有27種是由于非本地(bnd)中的引入而引起的。第23頁/共41頁第二十三頁，共41頁。246、生物入侵改變本地種的特性 外來(wili)物種在其侵入區(qū)內，除了直接存在的競爭對當?shù)厣锒鄻有赃M行干擾外，還以其它形式對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)產生影響。 南非，對14種引進的農作物

13、造成嚴重危害的的130多種害蟲均系本地種，它們本來不取食這些作物，而是由于引進的外來(wili)植物促使這些本地種改變了食性。第24頁/共41頁第二十四頁，共41頁。25第25頁/共41頁第二十五頁，共41頁。26六、外來生物入侵產生的原因 外來種入侵發(fā)生的原因不清楚，多從入侵者的角度和被入侵的生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)分析。(一) 生態(tài)空位假說 在一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)(shn ti x tn)中，每一崗位上都已經有了一個物種，即俗語“一個蘿卜一個坑”。如某個地方少了一個“蘿卜”，而外來“蘿卜”正好適合這個坑時，入侵也就產生了。第26頁/共41頁第二十六頁，共41頁。27(二) 生物因子

14、假說 外來入侵種在新的區(qū)域得以生存和繁殖，不是因為入侵種本身具有的某些特性(txng)所致，而是由于它們偶然到達了不具備天敵或其它生物限制的新環(huán)境，因而快速擴散并造成災害。 這是解釋外來種成功入侵最直接的假說，可促使人們在入侵種原產地尋找其天敵來進行生物控制。第27頁/共41頁第二十七頁，共41頁。28(三) “時滯”現(xiàn)象 指入侵性外來生物從在新的環(huán)境里開始定居到種群開始快速增長和迅速擴大“占領區(qū)”之間的時間延遲期 (潛伏期)。產生“時滯”的原因：1、最初定植環(huán)境并不適宜生存，擴散到適宜的生 長環(huán)境需要時間2、天然屏障阻擋或人為(rnwi)的限制3、種群太小尚未引起人們注意4、處于種群擴大臨界

15、點前5、產生適應新環(huán)境的新基因性的遺傳變異需時間6、等待生境的變化第28頁/共41頁第二十八頁，共41頁。29 外來生物在其原產地有許多防止其種群惡性膨脹的限制因子，其中捕食和寄生性天敵的作用十分關鍵，能將其種群密度控制在一定數(shù)量之下。 侵入到新區(qū)域，失去了原有天敵的控制，其種群密度則會迅速增長并蔓延成災。 自然界生態(tài)環(huán)境中存在著食物鏈、天敵之間的相互制約，一旦(ydn)某種生物人為絕滅和人為引入，都會產生一系列難以想象的后果。 盲目引種、生境的縮小和碎裂、過度捕殺及物種絕滅的次生效應，是引起物種絕滅的四大原因，國際上形象化地稱為“魔鬼四重奏”。 第29頁/共41頁第二十九頁，共41頁。30七

16、、生物入侵研究動態(tài)及發(fā)展 人類活動而導致物種傳播障礙的消失是一個全球性的現(xiàn)象，且分布(fnb)在從基因到群落、生態(tài)系統(tǒng)和景觀的各級水平。 生物入侵應被看作是當代主要的全球環(huán)境變化之一，也是導致局部和全球本土生物多樣性喪失的禍首之一。 生物入侵成功的原因，即與入侵者本身的生物學、生態(tài)學特征有關，也與本土群落的脆弱性有關。 第30頁/共41頁第三十頁，共41頁。31 研究生物入侵的原因之一，是因為許多入侵種已變成了嚴重的有害生物； 外來有害生物為什么能夠(nnggu)廣泛的傳播？ 入侵造成的危害會達到何程度？ 目前的研究還停留在就事論事階段，只有少數(shù)初步規(guī)律的總結； 需要人們對可能發(fā)生的生物入侵做

17、出預測： 哪一種外來種會變成入侵種？ 那些生態(tài)系統(tǒng)或區(qū)域會被入侵？ 生物入侵的影響程度？ 入侵種的擴散態(tài)勢？ 第31頁/共41頁第三十一頁，共41頁。32八、侵入中國的外來生物及危害 究竟有多少外來種侵入中國，到目前為止，尚無確切的統(tǒng)計。 1、松線蟲 原產于北美，是松材線蟲寄生于松樹體內而導致樹木迅速死亡的一種毀滅性災害，被稱為“松樹的癌癥”，松樹一旦感染，患病(hun bn)后沒有任何拯救措施，當年得病當年死亡。1982年首次發(fā)現(xiàn)于南京中山陵，現(xiàn)已擴散到江蘇、安徽、廣東等省，受害松林面積達4萬hm2，死亡數(shù)目超過100萬株。第32頁/共41頁第三十二頁，共41頁。332、一枝黃花： 來自加拿

18、大，花店作為花卉銷售，品名“黃鶯”，又叫“幸福草”，是植物殺手。具有極強的繁殖能力，一株植株可形成(xngchng)2萬多粒種子，與其它植物爭奪陽光、肥料，直至其它植物死亡，嚴重破壞入侵地的植被生態(tài)平衡。第33頁/共41頁第三十三頁，共41頁。343、水葫蘆： 我國引進水葫蘆，原被作為動物飼料廣為種植。水葫蘆引入滇池以后，瘋長成災，以至于滇池內連綿1000公頃的水面上全部生長著水葫蘆，其它大部分水生植物種類相繼消失。廣東、江蘇、浙江(zh jin)、福建、上海等省市每年打撈水葫蘆，就要花費掉一億多元。 第34頁/共41頁第三十四頁，共41頁。354、紫荊澤蘭： 公認的世界性害草，被國家環(huán)?？偩至袨樽钗ｋU的外來入侵物種。高一至兩米，莖部為紫色，白色小花，種子能像蒲公英一樣隨風飄散，適應力和繁殖(fnzh)能力極強。有它在的地方，其它植物難以生長，像一個“綠色殺手”，使所到之處成為一片 “ 綠色沙漠”。第35頁/共4